Hvad er de tekniske indikatorer til karburerings- og bratkølingsdele?

Karburering og bratkøling danner et martensitlag med højt kulstofindhold på overfladen af ​​delen, som har høj hårdhed, højt karbidindhold og høj slidstyrke. Kernen er lavkulstofmartensitstruktur, så overfladetrykspændingen er stor. Den samlede sejhed er høj. Disse egenskaber gør karburering og bratkøling meget brugt i gear og andre dele, der kræver høj slidstyrke, høj udmattelsesstyrke og høj kontakttræthedsstyrke. Induktionshærdning har karakteristika af hurtig opvarmning og hurtig afkøling, hvilket øger materialets kornstørrelse markant. Mens den opnår ultrahøj hårdhed, opnår den et højere sejhedsindeks og forbedrer derved delenes ydeevne.

1. Slidstyrke

Karburerede og bratkølede dele har høj slidstyrke på grund af den høje hårdhed og karbider på overfladen. Induktionshærdning kan opnå høj hårdhed under lavt kulstofindhold, og slidstyrken er også relateret til dens mikrostruktur.

20CrMnTiH3 karburerende bratkøling og 45 stål induktions bratkøling er lavet til standard slidprøver med en hårdhed på 62~62.5HRC, testet på M-200 slidtestmaskine, og sliddelene er T10 bratkølede. Efter 1.6 millioner ganges slid tabte den karburiserede prøve 4.0 mg, og den induktionskølede prøve mistede 2.1 mg. Hvad er mekanismen, der gør, at induktionshærdede prøver har højere slidstyrke? Det er værd at studere.

2. Styrke

Det antages generelt, at styrke er relateret til hårdhed, og den samme hårdhed kan få den samme styrke. For specifikke dele, hvilke andre parametre er relateret til det? Vi testede de standard håndvægtformede trækprøver lavet af 20CrMnTiH3 karburering og bratkøling og 45 stål, 40CrH, 40MnBH induktionsslukning. Prøvens effektive deldiameter var 20 mm, og de målte trækstyrker var 819 MPa, 1184 MPa, 1364 MPa. Ved 1369 MPa er styrken af ​​adskillige mellemstore kulstofstålprøver efter induktionshærdning betydeligt højere end styrken af ​​karburerede dele.

Resultaterne af de to processer sammenlignes. Overfladen af ​​den karburerede og bratkølede prøve er martensit med højt kulstofindhold, det karburerede lag er 1.25 mm, hårdheden er 62-63HRC, og kernen er martensit med lavt kulstofindhold, og hårdheden er 32HRC. Overfladen af ​​den induktionshærdede prøve er medium-carbon martensit, dybden af ​​det hærdede lag er 3.6 mm, hårdheden er 62HRC, og kernen er hærdet sorbit, hårdheden er 26HRC. Det kan konstateres, at der er stor forskel på dybden af ​​det overfladehærdede lag opnået ved de to behandlingsmetoder, og induktionshærdning kan opnå et dybere hærdet lag og derved opnå større delstyrke. Når vi diskuterer hvilken styrkeproces der er bedre, skal vi derfor ikke kun analysere den ud fra et mikroperspektiv, men også betragte den ud fra et makroperspektiv.

3. Træthedsstyrke

Efter karburering og induktionshærdning forstærkes overfladen af ​​delene effektivt, og der dannes en større resterende trykspænding, og begge har en højere udmattelsesstyrke.

Geardelene med et modul på 2.5 blev udvalgt til forskning, og de blev karburiseret og bratkølet med 20CrMnTiH3 med en karbureringsdybde på 1.2 mm; 45 stål og 42CrMo blev induktionshærdet med en tandrodshærdende dybde på 2.0 mm. Hårdheden er 61~63HRC, og tænderne er slebet efter varmebehandling. Test på udmattelsestestmaskinen i overensstemmelse med belastningsmetoden vist i figur 1. Bøjnings-medianudmattelsesbelastningerne for de tre forskellige materialer og varmebehandlede tandhjulstænder er henholdsvis 18.50kN, 20.30kN og 28.88kN. Træthedsstyrken af ​​42CrMo induktionshærdede gear er 56 % højere end for 20CrMnTiH3 karburering og bratkøling, hvilket har betydelige fordele. For at analysere dens mekanisme er det nødvendigt at starte med den hærdede lagstruktur, overfladetrykspændingsniveau, hjertestruktur og hårdhed.

4. Kontakt træthed styrke

For tandhjulsdele er kontaktudmattelsessvigt på tandoverfladen også den primære fejltilstand. Lette gear har relativt lave krav til kontakttræthed, og om induktionshærdning kan erstatte karburering og hærdning på specifikke tunge gear, er dette indeks et indhold der skal vurderes. Vores forskning på dette område er ikke dyb nok.

5. Slukningsdeformation

Karbureringsprocessen har høj temperatur, lang tid og stor slukningsdeformation. Den efterfølgende slibeproces vil fortynde overfladen med den højeste styrke og den højeste trykspænding, hvilket resulterer i et fald i delens styrke. Karburering og bratkøling af gear er i stigende grad ved hjælp af trykhærdende teknologi, formålet er at reducere bratkølingsdeformation. Deformationen af ​​induktionshærdning er relativt lille, og på grund af tykkelsen af ​​det bratkølede lag er slibningens indvirkning på hærdningsdybden relativt lille.